Ilmastin jäteveden käsittelyyn – asiantuntijaopas insinööreille ja teollisuudelle

Jäteveden puhdistuksessa ilmastus on yksi prosessin kriittisimmistä vaiheista. Ilmastin, eli ilmastuslaite, vastaa veden hapettamisesta ja mahdollistaa biologisen puhdistuksen toiminnan. Samalla se on usein myös laitoksen suurin yksittäinen energiankuluttaja.

Siksi ilmastimen valinta ei ole pelkkä laitehankinta. Se on tärkeä prosessisuunnitteluun liittyvä päätös, joka vaikuttaa suoraan käyttökustannuksiin, prosessin vakauteen ja koko puhdistustulokseen.

Yleisimmät ilmastimet voidaan jakaa kolmeen päätyyppiin:

• kelluvat ilmastimet eli pintailmastimet
• hienokuplailmastimet
• ilmastavat upposekoittimet

Jokaisella ratkaisulla on selkeä käyttökohde, eikä yhtä universaalisti parasta vaihtoehtoa ole. Oikea ilmastin riippuu ennen kaikkea altaan syvyydestä, prosessista ja kuormituksesta.

Ilmastin osana biologista prosessia

Ilmastin on laite, joka lisää happea veteen ja varmistaa biologisen puhdistusprosessin toiminnan. Jäteveden puhdistuksessa ilmastus ei kuitenkaan ole vain hapetusta, vaan myös olennainen osa prosessin sekoitusta, kuormituksen hallintaa ja käyttökustannusten optimointia. Sen toimintaperiaate riippuu käyttökohteesta:

• Kelluva ilmastin soveltuu erityisesti mataliin, pääsääntöisesti alle 5 metrin syvyisiin altaisiin sekä saneerauskohteisiin, joissa halutaan välttää laajat putkisto- ja kompressoriratkaisut. Sen etuna on nopea käyttöönotto ja mahdollisuus asentaa laite usein ilman prosessin keskeyttämistä.
• Hienokuplailmastus on energiatehokas ratkaisu erityisesti syvissä, yli 5 metrin altaissa, joissa kuplien pitkä nousumatka parantaa hapensiirtoa. Matalammissa altaissa sen hyötysuhde heikkenee, ja kokonaisratkaisu voi vaatia erillistä sekoitusta.
• Ilmastava upposekoitin yhdistää hienokuplailmastuksen ja tehokkaan sekoituksen samaan laitteeseen. Se toimii erityisen hyvin kohteissa, joissa lietepitoisuus on korkea, kuormitus vaihtelee tai prosessi vaatii sekä hapensiirtoa että voimakasta hydraulista sekoitusta.

Oikea ilmastinvalinta vaikuttaa suoraan jäteveden puhdistuksen toimintavarmuuteen, energiatehokkuuteen ja elinkaarikustannuksiin.

Kelluva ilmastin – joustava ratkaisu moniin kohteisiin

Kelluva ilmastin, kuten Waterix AIRIT tai Aquaturbo AER-AS, toimii veden pinnalla ja sekoittaa vettä sekä ilmaa mekaanisesti. Se ei vaadi kompressoreita tai laajoja putkistoja, mikä tekee siitä nopeasti käyttöönotettavan ratkaisun. Tämä tekee kelluvista ilmastimista erityisen sopivia saneerauskohteisiin sekä avoaltaisiin ja tasausaltaisiin.

Merkittävä etu on se, että kelluvan ilmastimen suorituskyky ei ole yhtä riippuvainen altaan syvyydestä kuin pohjailmastusratkaisuissa. Käytännössä se voi olla jopa energiatehokkain ratkaisu matalissa, noin 5 metrin ja alle syvyisissä altaissa.

Toisaalta hapensiirto ei välttämättä ole yhtä tasaista koko altaassa kuin hienokuplailmastuksessa. Siksi kelluva ilmastin valitaan usein tilanteisiin, joissa yksinkertaisuus, nopea asennus ja investointikustannus ovat tärkeämpiä kuin maksimaalinen energiatehokkuus.

Hienokuplailmastin – paras hyötysuhde syvissä altaissa

Hienokuplailmastin perustuu ilman syöttämiseen altaan pohjalle, jossa se jaetaan pieniksi kupliksi. Pienten kuplien noustessa hitaasti ylöspäin syvässä altaassa hapella on enemmän aikaa liueta veteen.

Tämän ratkaisun toiminta perustuu siis veden syvyyteen: mitä syvempi allas, sitä pidempi kuplan nousumatka ja sitä tehokkaampi hapensiirto. Siksi hienokuplailmastimet ovat ylivoimaisia erityisesti yli 5 metrin syvyisissä altaissa, ja niitä käytetään tyypillisesti esimerkiksi jatkuvatoimisiin betonirakenteisiin
aktiivilieteprosesseihin.

Matalammissa altaissa tilanne kuitenkin muuttuu nopeasti. Kun nousumatka lyhenee, myös hyötysuhde laskee. Tällöin kelluva ilmastin voi olla kokonaisuutena kilpailukykyisempi ratkaisu.

Oikeaa ratkaisua pohtiessa on myös hyvä huomioida, että hienokuplailmastimet eivät itsessään tarjoa riittävää sekoitusta. Monissa prosesseissa tarvitaan erillisiä sekoittimia, mikä vaikuttaa kokonaisratkaisuun. Diffuusorijärjestelmät, kuten Aquadisc- ja Aquatube-tyyppiset
hienokuplapohjailmastimet, vaativat myös kompressorien ja putkiston lisäksi huolellisen suunnittelun, ja niiden huolto on tärkeä osa toimintavarmuutta.

Ilmastava upposekoitin – hienokuplailmastus ja sekoitus samassa laitteessa

Ilmastava upposekoitin yhdistää hienokuplailmastuksen ja sekoituksen yhdeksi ratkaisuksi joko silta-asenteisesti tai altaan pohjalle asennettuna. Ilma syötetään kompressorilta laitteen roottorille, joka hajottaa sen pieniksi kupliksi ja luo samalla voimakkaan virtauskuvion altaaseen. Tämä tekee ilmastavista upposekoittimista erityisen hyödyllisen kohteissa, joissa pelkkä ilmastus ei riitä.

Ilmastava upposekoitin, kuten AER-GS, soveltuu hyvin esimerkiksi:

• korkean lietepitoisuuden altaisiin
• SBR- ja MBR-prosesseihin
• vaihtelevan kuormituksen tilanteisiin

Ratkaisun etuna on prosessin hallittavuus. Vaikka rakenteellisesti ilmastava upposekoitin on usein yksinkertaisempi kuin esimerkiksi suuret hienokuplailmastinkentät, se voi toimia sekä ilmastimena ja sekoittimena että pelkkänä sekoittimena, mikä tuo joustavuutta käyttöön. Lisäksi ilmastavien upposekoittimien energiatehokkuus on usein lähellä hienokuplailmastusta, mutta sen käyttövarmuus voi olla parempi haastavissa olosuhteissa.

Miten valita oikea ilmastin?

Hyvin valittu ilmastin voi pienentää energiankulutusta merkittävästi ja parantaa puhdistustulosta, ja oikea ilmastin valitaan aina kohteen piirteiden mukaan.

Yksinkertaistettuna valinta menee näin:

• Jos allas on syvä (yli 5 m) ja kuormitus tasainen → hienokuplailmastin
• Jos allas on matala (alle 5 m) tai kyseessä on saneerauskohde ilman putkistoa → kelluva ilmastin
• Jos tarvitaan sekä sekoitus että hienokuplailmastus yhdellä laitteella → ilmastava upposekoitin

Yhteenveto

Ilmastin on keskeinen osa jäteveden puhdistusta ja samalla yksi suurimmista käyttökustannusten lähteistä. Siksi sen valinta kannattaa tehdä huolellisesti.

Hienokuplailmastimet tarjoavat parhaan energiatehokkuuden syvissä altaissa. Kelluvat ilmastimet puolestaan tuovat joustavuutta ja toimivat erinomaisesti matalissa tai olemassa olevissa kohteissa. Ilmastavat upposekoittimet yhdistävät molempien vahvuuksia erityisesti vaativissa prosesseissa.

Kun veden syvyys, energiatehokkuus, prosessin toimintavarmuus ja investointikustannukset sovitetaan yhteen, voidaan valita ilmastin, joka toimii luotettavasti ja on pitkällä aikavälillä myös taloudellisesti järkevä.

Usein kysytyt kysymykset ilmastimista

Mikä ilmastusratkaisu on paras?

Paras ratkaisu riippuu muun muassa altaan syvyydestä, investointikustannuksista, prosessista ja kuormituksesta. Syvissä altaissa hienokuplailmastus on yleensä energiatehokkain. Matalissa altaissa ja saneerauskohteissa kelluva ilmastin on usein toimivin vaihtoehto. Ilmastava upposekoitin soveltuu tilanteisiin, joissa tarvitaan sekä hienokuplailmastusta että tehokasta sekoitusta.

Voiko ilmastimen asentaa ilman prosessin keskeytystä?

Kelluva ilmastin voidaan yleensä asentaa ilman altaan tyhjennystä.

Miksi veden syvyys on niin tärkeä?

Veden syvyys vaikuttaa suoraan siihen, mikä ilmastin toimii tehokkaimmin, koska eri ratkaisut hyödyntävät hapensiirtoa eri tavoin. Hienokuplailmastuksessa syvyys on kriittinen tekijä, sillä kuplien pidempi nousumatka ja suurempi paine parantavat hapensiirtoa selvästi. Kelluvissa ilmastimissa vaikutus on puolestaan pienempi, koska hapensiirto tapahtuu pääosin pinnan läheisyydessä mekaanisen sekoituksen kautta, vaikka vesi nostettaisiin potkurin avulla imuputkea pitkin useamman metrin syvyydestä.